Vad är en kvantdator?
En kvantdator är alla enheter som utnyttjar kvantmekaniska fenomen för att köra algoritmer. Eftersom kvantdatorer har grundläggande olika beräkningsegenskaper än konventionella datorer, kallas data som finns i kvantdatorer som qubits snarare än bitar. I konventionella datorer representeras data av mikroskopiska spår på en hårddisk. I en kvantdator representeras data av kvantegenskaperna för en given molekyl eller uppsättning molekyler.
Istället för att utföra beräkningar genom att hämta data från en hårddisk och bearbeta dem med hjälp av en integrerad krets fylld med logiska grindar, bearbetar kvantdatorer data genom att bombardera den informationsinnehållande molekylen med korta strålimpulser. Varje bombardementscykel representerar en algoritmisk operation på data som finns i molekylen. När algoritmen avslutas mäts molekylens kvanttillstånd, en process som själv förspänner slutresultatet. Detta beror på kvantmekanikens grundläggande osäkra karaktär.
För att kringgå denna svårighet körs kvantberäkningsalgoritmer flera gånger och det vägda genomsnittet av utsignalen närmar sig det rätta svaret. Eftersom kvantmekaniska fenomen i sig är probabilistiska snarare än deterministiska, är ett väldefinierat svar vid första försöket inte möjligt.
Kvantdatorer har vissa kapaciteter som klassiska datorer saknar. Kvantberäkning möjliggör snabb faktorisering av stora antal (ett uttryckligt hot mot konventionella kryptografiska tekniker), en mer exakt simulering av kvantfenomen och mycket effektiv databassökning.
För alla sökutrymmen med noder i storlek, där varje nod representerar en möjlig lösning på ett problem, finns det bara en möjlig lösning, och varje nod måste kontrolleras individuellt för egenskaper som motsvarar en korrekt lösning, kvantberäkning erbjuder en fantastisk speedup. I konventionella datorer är den genomsnittliga söktiden den tid det tar att kontrollera varje nod gånger antalet noder ( n ) dividerat med två (det är troligt att lösningen hittas ungefär halvvägs genom sökningen). I kvantdatorer är den genomsnittliga söktiden den tid det tar att kontrollera varje nod gånger kvadratroten av n . Detta ger en enorm fördel som bara blir mer imponerande när vi överväger större problem.
Det är ännu inte möjligt att föreställa sig alla applikationer för mogna kvantdatorer. Det största antalet qubits som någonsin finns i ett kvantberäkningssystem är 7. Eftersom kvantberäkningsforskning fortsätter snabbt på många miljoner dollar i finansiering kommer det bara att vara en fråga om tid tills ett kritiskt genombrott inträffar och imponerande applikationer uppfinns.